Em Insônia detetive Will Dormer (Al Pacino) foi enviado para uma pequena cidade do Alasca para investigar o assassinato de uma adolescente. Acidentalmente, durante uma perseguição, o parceiro de Dormer, Hap (Martin Donovan), é morto. O principal suspeito é o romancista Walter Finch (Robin Williams), que vive isoladamente e parece sentir um estranho prazer em atormentar Dormer.

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O problema é que, além de ter de solucionar um crime, agora o detetive passa a ter de conviver com a confusão de sentimentos e a culpa pelo incidente. Para piorar a situação, ele começa a ser chantageado por Finch, que consegue ser tão cruel quanto inteligente. A tensão aumenta quando Dormer percebe que terá de enfrentar uma perspicaz policial local (Hilary Swank) nas investigações da morte da adolescente. Para desfechar essa situação, o detetive ainda precisa aprender a lidar com a claridade constante do "Sol da Meia-Noite".